Branched vinyl terminated poly(vinylmethyl-dimethyl)siloxane (BVPVMS) was synthesized by the hydrosilylation of vinyl terminated poly(vinylmethyl-dimethyl)siloxane (VPVMS) with monohydride terminated polydimethylsiloxane (H-PDMS) using platinum divinyltetramethyldisiloxane as a catalyst. Vinyl content in VPVMS has a significant effect on the hydrosilylation, while the molecular weight of VPVMS has little. Yield of BVPVMS decreased with increasing molecular weight and vinyl content in VPVMS. When BVPVMS having high molecular weight applied to acrylate hard coating material, the pencil hardness increased while maintaining reasonable optical property. In addition, the surface of acrylate coating appeared to be hydrophobic surface characteristic as well.

가지형 폴리오가노실록산을 제조하기 위하여 vinyl terminated poly(vinylmethyl-dimethyl)siloxane(VPVMS)에 monohydride terminated polydimethylsiloxane(H-PDMS)을 Pt 촉매 존재 하에 hydrosilylation시켜 branched vinyl terminated poly(vinylmethyl-dimethyl)siloxane(BVPVMS)을 합성하였다. Hydrosilylation은 VPVMS 분자량에 관계없이 VPVMS에 함유된 비닐기 양이 많을수록 빨리 진행되는 반면 수율은 VPVMS 분자량이 증가될수록, 비닐기 함량이 많을수록 감소함을 알 수 있었다. 제조된 BVPVMS를 아크릴레이트 하드 코팅제에 첨가한 결과, BVPVMS 분자량이 클수록, 가지가 많이 존재할수록 아크릴레이트와 BVPVMS에 존재하는 비닐기의 광경화에 의하여 광학 특성에 큰 감소 없이 연필 경도가 증가되며 코팅 표면 소수성이 증가됨을 확인하였다.

Keywords: branched vinyl terminated poly(vinylmethyl-dimethyl)siloxane, hydrosilylation, pencil hardness, hydrophobicity

하드 코팅제로 사용되는 아크릴레이트 코팅액은 우수한 내마모성, 광학적 특성 등을 가지고 있지만 최근 디스플레이에 요구되는 고경도 하드 코팅 소재로는 제한성이 있으며 코팅된 필름은 유연성이 좋지 않아 특히 유연 디스플레이 적용에는 단점을 가지고 있다.^1,2 이를 보완하기 위해서 유기재료의 우수한 유연성과 성형성, 무기재료의 내마모성과 투명성을 모두 갖는 유무기 하이브리드 복합재료를 코팅제로 사용하는 방법이 사용되고 있다.^3,4 하지만, 이러한 방법은 표면 고경도를 얻을 수는 있으나 무기물 특성에 의하여 오히려 휨성이 떨어지는 문제점을 보여준다. 이를 극복하기 위해서 최근 유연성을 가지면서 표면 경도는 유지하는 실리콘 화합물이 첨가된 하드 코팅액에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.^5,6
하드 코팅 첨가제로 사용되는 실리콘 화합물은 주 골격이 무기 성분인 실록산(Si-O-Si) 결합으로 되어 있어 유기 고분자에 비해 내열성, 내한성, 내마모성, 내화학성, 내후성, 높은 전기절연성 등의 우수한 특성을 가지며 주 골격에 두 가지의 유기 치환기를 도입하여 분자 사이의 가교 결합을 감소시킴으로써 유연성과 가공성을 동시에 향상시킨 분자구조 형태를 가지고 있다. 이들 유기 치환체의 종류에 따라 다양한 변성 실리콘화합물의^7-10 제조가 가능하며 두 치환체 모두 메틸 그룹으로 이루어진 polydimethylsiloxane(PDMS)이 가장 널리 사용되는 실리콘 화합물이다. 하드 코팅 분야에서는 치환체에 비닐 그룹을 갖는 poly(vinylmethyl-methyl)siloxane(PVMS)을 적용하여 아크릴레이트 코팅제와 광 가교를 유발시켜 실리콘이 갖는 유연성과 아크릴레이트의 우수한 표면 경도를 동시에 구현하는 연구가 진행되고 있다.^11,12 이 경우 실리콘이 갖는 탄성적인 성질에 의하여 휨성이 증가되며 실리콘과 아크릴레이트의 가교에 의하여 표면 경도 또한 증가됨을 확인할 수 있다. 하지만, 유무기 하이브리드 코팅제와 같은 고경도 표면을 얻기에는 그 한계점이 있어 이에 대한 추가적인 연구가 요구되고 있다.
본 연구에서는 아크릴레이트 하드 코팅 첨가제로 가지형 poly(vinylmethyl-methyl)siloxane을 적용시키기 위하여 vinyl terminated poly(vinylmethyl-dimethyl)siloxane(VPVMS)을 hydrosilylation시켜 branched vinyl terminated poly(vinylmethyl-dimethyl)siloxane (BVPVMS)을 합성하고 이를 아크릴레이트 코팅제와 혼합하여 표면 경도, 광학 특성 그리고 표면 특성과 같은 물성 변화를 확인하여 보았다.